一.什麼是機器人作業系統ROS
1.ROS（Robot Operating System）是一個作業系統
ROS是對機器人的硬體進行了封裝，不同的機器人、不同的傳感器，在ROS裡可以用相同的方式表示（topic等），供上層應用程式（運動規劃等）調用。
計算機OS與機器人OS對比示意圖，圖檔引用自Nao
2.ROS是一種跨平台子產品化軟體通訊機制
ROS用節點（Node）的概念表示一個應用程式，不同node之間通過事先定義好格式的消息（Topic），服務（Service），動作（Action）來實作連接配接。
因為ROS本身是基于消息機制的，開發者可以根據功能把軟體拆分成為各個子產品，每個子產品隻是負責讀取和分發消息，子產品間通過消息關聯。
3.ROS是一系列開源工具
很多知名的機器人開源庫，比如基于quaternion的坐标轉換、3D點雲處理驅動、定位算法SLAM等都是開源貢獻者基于ROS開發的。
二.機器人作業系統ROS特性
1.系統安全可靠
去中心化
ROS重要節點需要熱備份，以便當機時可以随時切換。主節點當機後，備份節點被切換為主節點，并且用備份的主節點完成資訊初始化。
實時監控和報警
對于運作的節點實時監控其運作資料，并檢測到嚴重的錯誤資訊時報警。
基于ZooKeeper的監控和報警
節點當機狀态恢複
節點當機的時候，需要通過重新開機的機制恢複節點，這個重新開機可以是無狀态的，但有些時候也必須是有狀态的，是以狀态的備份格外重要。節點的當機檢測也是非常重要的，如果察覺到節點當機，必須很快地使用備份的資料重新開機。
2.系統通信性能提升
由于無人駕駛系統子產品很多，子產品間的資訊互動很頻繁，提升系統通信性能會對整個系統性能提升的作用很大。
3.系統資源管理與安全性
如何解決資源配置設定與安全問題是無人駕駛技術的一個大課題。
三.ROS在自動駕駛上的應用
想要制造無人駕駛汽車，有很多關鍵問題需要解決。
怎麼在車内搭建可靠的網絡，如何管理記憶體、存儲資料和日志記錄，如何使傳感器和計算機能夠同時互相通信，以及如何確定它們都很穩定且安全。
機器人作業系統ROS為許多問題提供了開源解決方案。
要保證一個複雜的系統穩定、高效地運作，每個子產品都能發揮出最大的潛能，需要一個成熟有效的管理機制。
在無人駕駛場景中，ROS提供了這樣一個管理機制，使得系統中的每個軟硬體子產品都能有效地進行互動。原生的ROS提供了許多必要的功能，但是這些功能并不能滿足無人駕駛的所有需求，是以我們在ROS之上進一步地提高了系統的性能與可靠性，完成了有效的資源管理及隔離。
我們相信随着無人駕駛技術的發展，更多的系統需求會被提出，比如車車互聯、車與城市交通系統互聯、雲車互聯、異構計算硬體加速等，我們也将會持續優化這個系統，力求讓它變成無人駕駛的标準系統。
本文轉載于公衆号：BFT機器人
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